滚珠丝杠选型和电机选型计算.doc

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1.滚珠丝杠及电机选型计算

1.1确定滚珠丝杠副的导程

根据电机额定转速和X向滑板最大速度，计算丝杠导程。

X向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V，电机最高转速为4500rpm。

电机与滚珠丝杆直连，传动比为1。

X向最大运动速度25mm/s，即1500mm/min。

则丝杠导程为

实际取，可满足速度要求。

1.2滚珠丝杠副的载荷及转速计算

滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004，静摩擦系数与摩擦系数差别不大，此处计算取静摩擦系数为0.006。

则导轨静摩擦力：

式中：

——工件及工作台质量，经计算约为1500kg。

——导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力5N。

由于该设备主要用于检测，丝杠工作时不受切削力，检测运动接近匀速，其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。

则有：

rpm

滚珠丝杠副的当量载荷：

≈=108.2N

滚珠丝杠副的当量转速：

rpm

1.3滚珠丝杠副预期额定动载荷

1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算：

式中：

——当量转速，rpm

——预期工作时间，测试机床选择15000小时

——负荷系数，平稳无冲击选择=1

——精度系数，2级精度选择=1

——可靠性系数，一般选择=1

1.3.2按滚珠丝杠副的预期运行距离计算：

式中：

——预期运行距离，一般选择

1.3.3按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算：

式中：

——预加负荷系数，轻预载时，选择=6.7

——丝杠副最大载荷

1.4估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量dm

重复定位精度

X向运动的重复定位精度要求为0.005mm，则

mm

1.5估计算滚珠丝杠副的螺纹底X

1.5.1根据X向运动行程为1200mm，可计算出两个固定支承的最大距离：

1.5.2按丝杠安装方式为轴向两端固定，则有丝杠螺纹底X：

式中：

F0——导轨静摩擦力，F0=108.2N

L——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离，L=1580mm

则有

1.6导程精度的选择

根据X向运动的定位精度要求达到0.005mm/1000mm，则任意300mm。

长度的导程精度为0.0015mm。

1.7确定滚珠丝杠副规格代号

按照丝杠Ph、d2m、Cam选择内循环双螺母式滚珠丝杆，型号为FYND6310-4，精度等级2级。

丝杆基本导程Ph=10mm，丝杠底Xd2m=57mm＞14.42mm，外Xd=62mm，公称直Xd0=63mm，额定动载荷Ca=48740N＞Cam，额定静载荷Cao=156912N。

1.8电机选择

条件：

选择伺服电机驱动，伺服电机选取松下NASA4系列MDMA152P1V型大惯量电机，其功率：

1.5KW,额定转矩：

7.15N.m,电机惯量JM：

0.00123Kg.m2

X向运动工件及工作台质量估计最大值约1500Kg。

1.8.1外部负荷的转动惯量：

丝杆部分的转动惯量：

外部负荷的负荷转动惯量：

则有：

加在电机上的转动惯量：

1.8.2外部负荷产生的摩擦扭矩：

式中：

——滚珠丝杆副的导程

——未预紧的滚珠丝杆副的效率（2级精度=0.9）

——外加轴向载荷，含导轨摩擦力，其中含切削力为0

1.8.3预紧力产生的摩擦扭矩：

式中：

——滚珠丝杆副间的预紧力，

1.8.4支承轴承产生的摩擦扭矩：

选择HRC轴承，型号：

7603050TN，查轴承样本可得摩擦力矩：

=0.23N.m。

1.8.5加速度产生的负荷扭矩：

根据设计要求可知：

X向工作台运动速度为v=25mm/s，对应电机转速=150rpm，最大加速度为a=40mm/s2,则工作台速度从0升至25mm/s所需时间：

s

当电机转速从=0升至=150rpm时，其负荷扭矩

1.8.6电机总扭矩：

所选择电机额定扭矩为7.15N.m，大于计算电机总扭矩3倍以上。

所选择电机扭矩符合要求。